什么是頻分多路復(fù)用(FDM)
什么是頻分多路復(fù)用(FDM)
“復(fù)用”是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào),合并為一個(gè)可在同一信道上同時(shí)傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。比如,傳輸?shù)恼Z音信號(hào)的頻譜一般在300~3400Hz內(nèi),為了使若干個(gè)這種信號(hào)能在同一信道上傳輸,可以把它們的頻譜調(diào)制到不同的頻段,合并在一起而不致相互影響,并能在接收端彼此分離開來。
有三種基本的多路復(fù)用方式:頻分復(fù)用(FDM)、時(shí)分復(fù)用(TDM)與碼分復(fù)用(CDM)。按頻率區(qū)分信號(hào)的方法叫頻分復(fù)用,按時(shí)間區(qū)分信號(hào)的方法叫時(shí)分復(fù)用,而按擴(kuò)頻碼區(qū)分信號(hào)的方式稱為碼分復(fù)用。
頻分復(fù)用的目的在于提高頻帶利用率。通常,在通信系統(tǒng)中,信道所能提供的帶寬往往要比傳送一路信號(hào)所需的帶寬寬得多。因此,一個(gè)信道只傳輸一路信號(hào)是非常浪費(fèi)的。為了充分利用信道的帶寬,因而提出了信道的頻分復(fù)用問題。圖1示出了一個(gè)頻分復(fù)用電話系統(tǒng)的組成框圖。圖中,復(fù)用的信號(hào)共有 路,每路信號(hào)首先通過低通濾波器(LPF),以限制各路信號(hào)的最高頻率 。為簡單起見,無妨設(shè)各路的 都相等。例如,若各路都是話音信號(hào),則每路信號(hào)的最高頻率皆為3400Hz。然后,各路信號(hào)通過各自的調(diào)制器進(jìn)行頻譜搬移。調(diào)制器的電路一般是相同的,但所用的載波頻率不同。調(diào)制的方式原則上可任意選擇,但最常用的是單邊帶調(diào)制,因?yàn)樗罟?jié)省頻帶。因此,圖中的調(diào)制器由相乘器和邊帶濾波器(SBF)構(gòu)成。在選擇載頻時(shí),既應(yīng)考慮到邊帶頻譜的寬度,還應(yīng)留有一定的防護(hù)頻帶 ,以防止鄰路信號(hào)間相互干擾,即
式中, 和 分別為第 路和第( +1)路的載波頻率。顯然,鄰路間隔防護(hù)頻帶越大,對邊帶濾波器的技術(shù)要求越低。但這時(shí)占用的總頻帶要加寬,這對提高信道復(fù)用率不利。因此,實(shí)際中應(yīng)盡量提高邊帶濾波技術(shù),以使 盡量縮小。目前,按CCITT標(biāo)準(zhǔn),防護(hù)頻帶間隔應(yīng)為900Hz。
經(jīng)過調(diào)制的各路信號(hào),在頻率位置上就被分開了。因此,可以通過相加器將它們合并成適合信道內(nèi)傳輸?shù)膹?fù)用信號(hào),其頻譜結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中,各路信號(hào)具有相同的fm ,但它們的頻譜結(jié)構(gòu)可能不同。 n路單邊帶信號(hào)的總頻帶寬度為
式中,為一路信號(hào)占用的帶寬。
合并后的復(fù)用信號(hào),原則上可以在信道中傳輸,但有時(shí)為了更好地利用信道的傳輸特性,還可以再進(jìn)行一次調(diào)制。
在接收端,可利用相應(yīng)的帶通濾波器(BPF)來區(qū)分開各路信號(hào)的頻譜。然后,再通過各自的相干解調(diào)器便可恢復(fù)各路調(diào)制信號(hào)。
頻分復(fù)用系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率高,容許復(fù)用的路數(shù)多,分路也很方便。因此,它成為目前模擬通信中最主要的一種復(fù)用方式。特別是在有線和微波通信系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。頻分復(fù)用系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是設(shè)備生產(chǎn)比較復(fù)雜,會(huì)因?yàn)V波器件特性不夠理想和信道內(nèi)存在非線性而產(chǎn)生路間干擾。
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